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WO2015176964A1 - Brennstoffzellenvorrichtung - Google Patents

Brennstoffzellenvorrichtung Download PDF

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Publication number
WO2015176964A1
WO2015176964A1 PCT/EP2015/060045 EP2015060045W WO2015176964A1 WO 2015176964 A1 WO2015176964 A1 WO 2015176964A1 EP 2015060045 W EP2015060045 W EP 2015060045W WO 2015176964 A1 WO2015176964 A1 WO 2015176964A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fuel cell
cell device
mounting
channel
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2015/060045
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Schulze
Armin Schuelke
Friedrich Kneule
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to EP15722159.9A priority Critical patent/EP3146586B1/de
Publication of WO2015176964A1 publication Critical patent/WO2015176964A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/002—Shape, form of a fuel cell
    • H01M8/004—Cylindrical, tubular or wound
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/2425—High-temperature cells with solid electrolytes
    • H01M8/243—Grouping of unit cells of tubular or cylindrical configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • H01M8/2485—Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a fuel cell device according to the preamble of patent claim 1.
  • a fuel cell device with a fuel cell unit which at least one gas space, which is provided to receive at least one reactant in at least one operating state, at least substantially limited on all sides.
  • a complex multilayer construction is necessary in addition to the fuel cell device.
  • a sufficient and in particular permanent sealing of the structure is associated with a high cost.
  • the invention relates to a fuel cell device, in particular a tubular fuel cell device, with a fuel cell unit, which at least one gas space, which is intended to receive at least one reactant in at least one operating state, at least substantially limited on all sides.
  • the fuel cell unit comprises at least one mounting foot which is provided at least in a mounted state, at least partially form at least one channel, which is provided at least for a gas guide.
  • a "fuel cell device” should be understood as meaning in particular a device which is provided with at least one chemical reaction energy of at least one, in particular continuously supplied, fuel gas, in particular hydrogen and / or carbon monoxide, and at least one oxidant, in particular oxygen, in particular electrical and / or thermal energy, the at least one
  • Fuel cell device is preferably formed as a solid oxide fuel cell (SOFC).
  • SOFC solid oxide fuel cell
  • a "fuel cell unit” is to be understood as meaning in particular a unit which, in particular, at least partially forms an outer shell of the fuel cell device
  • Fuel cell device include.
  • a "reactant” is to be understood as meaning, in particular, a chemical substance and / or a chemical substance mixture which and / or which are intended in particular for use in a chemical reaction, in particular for use in a synthesis process, in particular within the fuel cell device
  • the at least one reactant is a fuel gas or oxygen or a gas mixture containing fuel gas or an oxygen-containing gas mixture
  • the at least one reactant is supplied in particular continuously to the at least one gas space during operation of the fuel cell device.
  • a "gas space” is to be understood in particular as meaning a spatial area that is at least partially and preferably at least essentially bounded on all sides by a visible outer surface, in particular at least partially invisible inner surface of the fuel cell unit "bounded on all sides” should be understood in particular that an imaginary, the at least one gas chamber surrounding, closed envelope surface to at least 80%, preferably at least 85%, advantageously at least 90% and particularly advantageous at least 95% of one by at least a fuel cell unit formed outer shell is covered.
  • a “mounting foot” is to be understood as meaning, in particular, a region of the fuel cell unit which is at least partially designed as a base and / or as a flange and which in particular is used for mounting and in particular for fastening and / or sealing the fuel cell device, in particular within It is intended, in particular, that the at least one mounting foot comprises at least one channel section and / or at least one Channel segment which, and / or which in an assembled state in particular by at least one further unit, in particular by at least one further mounting foot of at least one further fuel cell device and / or by at least one mounting plate to a particular specially closed in the circumferential direction.
  • a “circumferential direction" of an object is intended in particular to be an azimuthal, perpendicular to a direction of longitudinal extent of the object
  • the at least one channel is provided to dissipate at least one gas and / or gas mixture and / or a vapor from the at least one gas space.
  • a "mounting plate” is to be understood as meaning, in particular, an at least substantially plate-shaped carrier element which is provided for mounting at least one fuel cell device at least partially receive and / or fix a mounted state.
  • Fuel cell device with improved properties with respect to a formation of a channel, in particular for a discharge of a gas and / or a gas mixture and / or a vapor from the at least one gas space, are provided. Further, a gas guide and / or a seal of a gas guide can be advantageously simplified, which in particular a workload and or manufacturing costs can be reduced.
  • the fuel cell unit may be formed in one piece.
  • the term "integral" should be understood to mean, in particular, materially bonded, as for example by a welding process and / or adhesive process, etc., and particularly advantageously formed, such as by the production from a cast and / or by the production in a single- or multi-component injection molding process
  • the fuel cell unit has at least one cover hood
  • the at least one cover hood is preferably designed as a fuel cell tube have an at least substantially round, for example circular or oval-shaped, and / or a polygonal base surface, in particular the base body is at least substantially closed at one end and preferably at least essentially gas-tight.
  • the at least one mounting foot is preferably arranged at an open end of the at least one cover and formed integrally therewith.
  • the at least one mounting foot is formed by an at least substantially gas and / or vapor-tight material.
  • the fuel cell unit has at least one inflow element.
  • an inflow element is to be understood as meaning, in particular, an at least substantially tubular element which is intended to project at least partially into the at least one cover hood, in particular into the base body of the at least one cover hood, at least in an assembled state.
  • the at least one cover hood and the at least one inflow element in an assembled state limit the at least one gas space at least substantially on all sides.
  • the at least one inflow element is provided to guide the at least one reactant into the at least one gas space in at least one operating state.
  • the fuel cell unit has at least substantially the same thermal expansion coefficient everywhere.
  • the fact that the fuel cell unit has "everywhere at least substantially the same" coefficient of thermal expansion is to be understood in particular to mean that the thermal expansion coefficient, in particular a coefficient of linear expansion and / or a spatial expansion coefficient of the fuel cell unit, in particular of at least one production material of the fuel cell unit, over the entire extent of the fuel cell unit by less than 15%, in particular by less than 10%, preferably by less than 5% and particularly preferably by less than 1% fluctuates.
  • thermo-mechanical stresses can be advantageously reduced within the at least one fuel cell unit.
  • the at least one covering hood and / or the at least one inflow element and / or the at least one mounting foot are formed at least substantially from a material which is at least largely identical, an occurrence of different coefficients of thermal expansion, in particular between the at least one covering hood and / or the at least one can advantageously take place an inflow and / or the at least one mounting foot are at least largely prevented.
  • the at least one cover hood and / or the at least one inflow element and / or the at least one mounting foot is at least essentially formed from an "at least largely identical" material
  • the material of the at least one cover hood in its material composition corresponds at least largely and preferably exactly to the material of the at least one inflow element and / or of the at least one mounting foot
  • the object with a mass fraction of at least 75%, advantageously of at least 85% and preferably of at least 95% of the material consists
  • a "ceramic material” is to be understood as meaning, in particular, an inorganic, nonmetallic material,
  • the at least one ceramic material may be at least partially crystalline as far as possible free of metallic bonds, in particular metallic properties, but may include metal compounds such as metal oxides and / or silicates.
  • the at least one fuel cell unit has the same thermal expansion coefficient everywhere.
  • the at least one inflow element has at least one first sealing surface and the at least one cover hood has at least one second sealing surface corresponding to the at least one first sealing surface.
  • a sealing compound and / or a sealing element can be introduced between the at least one first sealing surface and the at least one second sealing surface.
  • the sealing compound and / or the sealing element may consist at least partially in particular of glass and / or a ceramic and / or glass-ceramic and / or another suitable, in particular inorganic, material.
  • Zuströmelements a maximum leakage rate of 10 "6 Pa * m 3 / s, preferably of at most 10 " 8 Pa * m 3 / s, and preferably of at most 10 "10 Pa * m 3 / s, thereby advantageously a leakage rate can be reduced.
  • the at least one cover hood has at least one partial region which is at least partially porous, and in particular an area of the at least one cover hood is to be understood as being an open-porous partial area. which has cavities which, in particular, are fluidically connected with each other and / or with an environment.
  • the at least one subregion is provided for supplying at least one second, in particular gaseous, reactant, preferably oxygen or air.
  • the fuel cell device can be supplied in an advantageously simple manner at least a second reactant.
  • the fuel cell device has at least one functional layer, which is applied to the at least one at least partially porous formed portion.
  • a "functional layer” is to be understood as meaning, in particular, a layer which, in particular, has at least one anode and at least one cathode and at least one electrolyte arranged between the at least one anode and the at least one cathode having.
  • the at least one functional layer can be arranged on an inner side and / or an outer side of the at least one cover hood.
  • the at least one functional layer is preferably arranged completely on an inner side of the at least one cover hood.
  • the at least one functional layer has a layer thickness of at most 50 ⁇ , advantageously of at most 25 ⁇ and particularly advantageously of a maximum of 15 ⁇ .
  • a fuel cell system with at least one first fuel cell device according to the invention and at least one second according to the invention
  • Fuel cell device proposed in which at least one mounting of the at least one first fuel cell device and at least one mounting of the at least one second fuel cell device together form at least one closed channel.
  • at least one mounting foot of the at least one first fuel cell device and at least one mounting foot of the at least second fuel cell device form at least one "closed channel", it should be understood that in each case at least one channel section and / or at least one channel segment of the at least one first fuel cell device.
  • the contact points between the mounting feet of the at least one first fuel cell device and the at least one second fuel cell device are preferably sealed by a sealing element and / or a sealing compound
  • the fuel cell system can also be achieved
  • the at least one channel has at least one direction change.
  • the change in direction is in particular provided for a flow direction of a gas and / or gas mixture and / or vapor flowing through the at least one channel in at least one operating state of the at least one first fuel cell device to the at least one
  • an advantageous and, in particular, advantageously easy-to-implement gas routing within the fuel cell system can be achieved. If the at least one first fuel cell device and the at least one second fuel cell device are formed identical to one another, can
  • Fuel cell device and the at least one second fuel cell device are formed identical to each other in particular with regard to their functional and / or geometric structure.
  • the fuel cell system comprises at least one mounting plate, which leads to an attachment of the at least one first fuel cell device and / or the at least one second
  • the mounting plate preferably has at least one mounting recess, which is provided to the at least one first fuel cell device and / or the at least one second
  • the at least one mounting plate may in particular be formed at least partially from a metallic and / or ceramic material.
  • Fuel cell device at least partially in the at least one
  • a mounting foot of the at least one first fuel cell device and / or the at least one second fuel cell device contacts a surface of the at least one
  • Fuel cell device preferably contact opposite
  • the at least one mounting plate preferably has at least one flow recess on.
  • the at least one mounting plate is provided to form at least a part of the at least one channel.
  • the at least one mounting plate is provided to at least partially a
  • the at least one mounting plate terminates the at least one channel in the circumferential direction at least in sections.
  • a channel for a gas routing within the fuel cell system can be formed in an advantageously simple manner.
  • the fuel cell device according to the invention should not be limited to the application and embodiment described above.
  • the fuel cell device according to the invention may have a number deviating from a number of individual elements, components and units specified herein for fulfilling a mode of operation described herein.
  • FIG. 1 shows a schematic partial representation of a fuel cell system with two fuel cell devices designed differently from one another
  • FIG. 2 shows a schematic partial representation of a fuel cell system with two identically designed fuel cell devices.
  • FIG. 1 shows a schematic partial illustration of a fuel cell system 34a with a first fuel cell device 10a and a second fuel cell device 48a.
  • the fuel cell devices 10a, 48a are each configured as a tubular fuel cell device.
  • the fuel cell devices 10a, 48a each comprise a fuel cell unit 12a, 50a, which each have a cover hood 16a, 56a and an inflow element 18a, 58a.
  • the covers 16a, 56a each comprise a hollow cylindrical base body 36a, 46a, which have a circular base.
  • the main body 36a, 46a of the covers 16a, 56a are gas-tight at an upper end 38a, 64a.
  • the covering hoods 16a, 56a have an openly porous subregion 24a, 32a.
  • a functional layer 26a, 68a shown here merely indicated is applied on each inner side 42a, 66a of the covers 16a, 56a.
  • a functional layer can also be applied to an outer side of a cover.
  • the functional layers 26a, 68a not shown in detail here, each have an anode, a cathode and an arranged between the anode and the cathode
  • the fuel cell units 12a, 50a furthermore each include a mounting foot 28a, 54a designed as a flange 70a, 72a.
  • the mounting feet 28a, 54a are each formed integrally with the covers 16a, 56a.
  • the inflow elements 18a, 58a are tubular and protrude into the covers 16a, 56a in an assembled state as shown.
  • Inflow elements 18a, 58a are provided to guide a reactant, in particular hydrogen, into gas spaces 14a, 52a of the fuel cell devices 10a, 48a in at least one operating state and to supply them to the functional layers 26a, 68a.
  • the gas chambers 14a, 52a are, as shown, in each case bounded by the covering hoods 16a, 56a and the inflow elements 18a, 58a.
  • Inflow elements 18a, 58a and the mounting feet 28a, 54a are formed from an identical, preferably ceramic, material.
  • the fuel cell unit 12a, 50a each have a constant thermal expansion coefficient, whereby an occurrence of thermo-mechanical stresses within the fuel cell units 12a, 50a can be avoided.
  • the fuel cell devices 10a, 48a are fixed to a mounting plate 62a by means of the mounting feet 28a, 54a.
  • the mounting plate 62a has mounting recesses 74a which partially receive the fuel cell devices 10a, 48a.
  • the covers 16a, 56a are partially passed through the mounting recesses 74a.
  • the at least one mounting plate 62a may in particular be formed from a metallic and / or ceramic material.
  • the mounting feet 28a, 54a each have a circumferentially open on one side channel portion 76a, 78a.
  • the open sides of the channel sections 76a, 78a face in opposite directions.
  • the open channel portions 76a, 78a are partially covered by the mounting plate 62a in an assembled state of the fuel cell devices 10a, 48a as shown.
  • the thus resulting sub-channels 82a, 84a are provided for a gas guide and preferably for the removal of a reaction product, in particular water vapor.
  • the mounting feet 28a, 54a contact opposite surfaces of the at least one mounting plate 62a.
  • the cover hoods 16a, 56a have identical directions starting from the mounting plate 62a.
  • the at least a mounting plate 62a flow recesses 80a on.
  • the sub-channels 82a, 84a are connected to form a continuous channel 30a.
  • the reaction product undergoes a deflection by 90 ° by a change in direction 60a of the channel 30a.
  • the channel 30a is sealed from an environment by a sealant and / or sealing elements 40a disposed between the mounting feet 28a, 54a and the mounting plate 62a.
  • the fuel cell devices 10a, 48a are fluidly interconnected.
  • An electrical interconnection of the fuel cell devices 10a, 48a is here the Koch- does not show half. However, this can be done in a manner known to those skilled.
  • FIG. 2 shows a schematic partial illustration of a fuel cell system 34b with a first fuel cell device 10b and a second fuel cell device 48b.
  • the fuel cell devices 10b, 48b are each configured as a tubular fuel cell device.
  • the fuel cell devices 10b, 48b are identical in their functional and geometric structure.
  • the fuel cell devices 10b, 48b are fixed to a mounting plate 62b by means of their mounting feet 28b, 54b.
  • the mounting plate 62b has mounting recesses 74b which partially receive the fuel cell devices 10b, 48b.
  • the covers 16b, 56b are partially passed through the mounting recesses 74b.
  • the mounting feet 28b, 54b each have a channel section 76a, 78a open on one side in the circumferential direction.
  • the open channel portions 76b, 78b are partially covered by the mounting plate 62b in a mounted state of the fuel cell devices 10b, 48b, as shown.
  • the thus resulting sub-channels 82b, 84b are provided for a gas guide and preferably for the removal of a reaction product, in particular water vapor.
  • the mounting feet 28b, 54b contact opposite surfaces of the at least one mounting plate 62b.
  • the covers 16b, 56b have outgoing from the mounting plate 62b in the opposite direction.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Brennstoffzellenvorrichtung, insbesondere einer tubulären Brennstoffzellenvorrichtung, mit einer Brennstoffzelleneinheit (12a, 50a; 12b, 50b), welche zumindest einen Gasraum (14a, 52a; 14b, 52b), welcher dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand zumindest einen Reaktanten aufzunehmen, zumindest im Wesentlichen allseitig begrenzt. Es wird vorgeschlagen, dass die Brennstoffzelleneinheit (12a, 50a; 12b, 50b) zumindest einen Montagefuß (28a, 54a; 28b, 54b) umfasst, welcher zumindest in einem montierten Zustand dazu vorgesehen ist, zumindest teilweise zumindest einen Kanal (30a; 30b) auszubilden, welcher zumindest zu einer Gasführung vorgesehen ist.

Description

Beschreibung
Titel
Brennstoffzellenvorrichtung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzellenvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist bereits eine Brennstoffzellenvorrichtung mit einer Brennstoffzelleneinheit bekannt, welche zumindest einen Gasraum, welcher dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand zumindest einen Reaktanten aufzunehmen, zumindest im Wesentlichen allseitig begrenzt. Zu einer Gaszuführung und/oder einer Gasrückführung zu und/oder von der Brennstoffzellenvorrichtung ist zusätzlich zu der Brennstoffzellenvorrichtung ein aufwändiger mehrlagiger Aufbau notwendig. Insbesondere eine ausreichende und insbesondere dauerhafte Abdichtung des Aufbaus ist mit einem hohen Aufwand verbunden.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Brennstoffzellenvorrichtung, insbesondere einer tubulären Brennstoffzellenvorrichtung, mit einer Brennstoffzelleneinheit, welche zumindest einen Gasraum, welcher dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand zumindest einen Reaktanten aufzunehmen, zumindest im Wesentlichen allseitig begrenzt.
Es wird vorgeschlagen, dass die Brennstoffzelleneinheit zumindest einen Montagefuß umfasst, welcher zumindest in einem montierten Zustand dazu vorgesehen ist, zumindest teilweise zumindest einen Kanal auszubilden, welcher zumindest zu einer Gasführung vorgesehen ist.
Unter einer„Brennstoffzellenvorrichtung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, zumindest eine chemische Reaktionsenergie zumindest eines, insbesondere kontinuierlich zugeführten, Brenngases, insbesondere Wasserstoff und/oder Kohlenstoffmonoxid, und zumindest eines Oxidationsmittels, insbesondere Sauerstoff, insbesondere in elektrische und/oder thermische Energie, umzuwandeln. Die zumindest eine
Brennstoffzellenvorrichtung ist vorzugsweise als Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC) ausgebildet. Unter einer„Brennstoffzelleneinheit" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche insbesondere zumindest teilweise eine äußere Hülle der Brennstoffzellenvorrichtung ausbildet. Ferner kann die Brennstoffzelleneinheit insbesondere passive Elemente, insbesondere zu einer Gasführung und/oder -leitung und/oder zu einer Montage der
Brennstoffzellenvorrichtung, umfassen. Unter einem„Reaktanten" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein chemischer Stoff und/oder ein chemisches Stoffgemisch verstanden werden, welcher und/oder welches insbesondere zu einer Verwendung bei einer chemischen Reaktion, insbesondere zu einer Verwendung in einem Syntheseprozess, insbesondere innerhalb der Brennstoffzellenvorrichtung, vorgesehen ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem zumindest einen Reaktanten um ein Brenngas oder um Sauerstoff oder um ein brenngashaltiges Gasgemisch oder um ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch. Insbesondere ist das zumindest eine
Synthesegas zur Synthese von Wasser und/oder Kohlenstoffdioxid innerhalb der zumindest einen Brennstoffzellenvorrichtung vorgesehen. Insbesondere wird der zumindest eine Reaktant während eines Betriebs der Brennstoffzellenvorrichtung insbesondere kontinuierlich dem zumindest einen Gasraum zugeführt. Unter einem „Gasraum" soll insbesondere ein räumlicher Bereich verstanden werden, der zumindest teilweise und vorzugsweise zumindest im Wesentlichen allseitig von einer sichtbaren Außenfläche gegenüberliegenden, insbesondere zumindest teilweise nicht sichtbarer Innenfläche der Brennstoffzelleneinheit begrenzt ist. Darunter, dass die Brennstoffzelleneinheit den zumindest einen Gasraum„zumindest im Wesentlichen allseitig begrenzt" soll insbesondere verstanden werden, dass eine gedachte, den zumindest einen Gasraum umgebende, geschlossene Hüllfläche zu zumindest 80 %, vorzugsweise zu zumindest 85 %, vorteilhaft zu zumindest 90 % und besonders vorteilhaft zu zumindest 95 % von einer durch die zumindest eine Brennstoffzelleneinheit gebildeten äußeren Hülle bedeckt ist. Unter einem„Montagefuß" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein vorzugsweise zumindest teilweise als ein Sockel und/oder als ein Flansch ausgebildeter Bereich der Brennstoffzelleneinheit verstanden werden, welcher insbesondere zu einer Montage und insbesondere zu einer Befesti- gung und/oder Abdichtung der Brennstoffzellenvorrichtung insbesondere innerhalb eines Brennstoffzellensystems vorgesehen ist. Darunter, dass der zumindest eine Montagefuß dazu vorgesehen ist, zumindest in einem montierten Zustand„zumindest teilweise zumindest einen Kanal auszubilden", soll insbesondere verstanden werden, dass der zumindest eine Montagefuß zumindest einen Kanalabschnitt und/oder zumin- dest ein Kanalsegment aufweist, welcher und/oder welches in einem montierten Zustand insbesondere durch zumindest eine weitere Einheit, insbesondere durch zumindest einen weiteren Montagefuß zumindest einer weiteren Brennstoffzellenvorrichtung und/oder durch zumindest eine Montageplatte, zu einem insbesondere in Umfangsrich- tung geschlossenen Kanal ergänzt ist. Unter einer„Umfangsrichtung" eines Objekts soll insbesondere eine azimutale, senkrecht zu einer Längserstreckungsrichtung des
Objekts angeordnete Richtung verstanden werden. Unter einer
„Längserstreckungsrichtung" eines Objekts soll insbesondere eine Richtung
verstanden werden, welche parallel ist zu einer längsten Kante eines kleinsten gedachten Quaders, welcher das Objekt gerade noch umgibt. Vorzugsweise ist der zumindest eine Kanal dazu vorgesehen, zumindest ein Gas- und/oder Gasgemisch und/oder einen Dampf aus dem zumindest einen Gasraum abzuführen. Unter einer„Montageplatte" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein zumindest im Wesentlichen plat- tenförmiges Trägerelement verstanden werden, welches zu einer Montage zumindest einer Brennstoffzellenvorrichtung vorgesehen ist. Vorzugsweise weist die Montageplat- te zumindest eine Montageaufnahme auf, welche dazu vorgesehen ist, die Brennstoffzellenvorrichtung in einem montierten Zustand zumindest teilweise aufzunehmen und/oder zu fixieren.
Durch eine derartige Ausgestaltung kann eine gattungsgemäße
Brennstoffzellenvorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Ausbildung eines Kanals, insbesondere zu einer Ableitung eines Gas und/oder eines Gasgemischs und/oder eines Dampfs aus dem zumindest einen Gasraum, bereitgestellt werden. Ferner kann eine Gasführung und/oder eine Abdichtung einer Gasführung vorteilhaft vereinfacht werden, wodurch insbesondere ein Arbeitsaufwand und oder Fertigungskosten reduziert werden können. Insbesondere kann die Brennstoffzelleneinheit einstückig ausgebildet sein. Unter „einstückig" soll insbesondere stoffschlüssig verbunden, wie beispielsweise durch einen Schweißprozess und/oder Klebeprozess usw., und besonders vorteilhaft angeformt verstanden werden, wie durch die Herstellung aus einem Guss und/oder durch die Herstellung in einem Ein- oder Mehrkomponentenspritzverfahren. Vorzugsweise ist die Brennstoffzelleneinheit jedoch mehrteilig ausgeführt. In diesem Zusammenhang wird vorgeschlagen, dass die Brennstoffzelleneinheit zumindest eine Abdeckhaube aufweist. Vorzugsweise ist die zumindest eine Abdeckhaube als ein Brennstoffzellentubus ausgebildet. Insbesondere umfasst die zumindest einen Ab- deckhaube einen zumindest im Wesentlichen hohlzylindrischen Grundkörper. Insbesondere kann der Grundkörper eine zumindest im Wesentlichen runde, beispielsweise kreisförmige oder ovalförmige, und/oder eine polygone Grundfläche aufweisen. Insbesondere ist der Grundkörper an einem Ende zumindest im Wesentlichen geschlossen und vorzugsweise zumindest im Wesentlichen gasdicht ausgeführt. Der zumindest eine Montagefuß ist vorzugsweise an einem offenen Ende der zumindest einen Abdeckhaube angeordnet und einstückig mit dieser ausgebildet. Insbesondere ist der zumindest eine Montagefuß von einem zumindest im Wesentlichen gas- und/oder dampfdichten Material gebildet. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Brennstoffzelleneinheit zumindest ein Zuströmelement aufweist. Unter einem Zuströmelement soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein zumindest im Wesentlichen röhrenförmiges Element verstanden werden, welches dazu vorgesehen ist, zumindest in einem montierten Zustand zumindest teilweise in die zumindest eine Abdeckhaube, insbesondere in den Grundkörper der zumindest einen Abdeckhaube, hineinzuragen. Insbesondere begrenzen die zumindest eine Abdeckhaube und das zumindest eine Zuströmelement in ei- nem montierten Zustand den zumindest einen Gasraum zumindest im Wesentlichen allseitig. Insbesondere ist das zumindest eine Zuströmelement dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand den zumindest einen Reaktanten in den zumindest einen Gasraum zu leiten. Hierdurch kann eine Herstellung einer Brennstoffzelleneinheit vorteilhaft vereinfacht werden. Ferner können Fertigungskosten vorteilhaft reduziert werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Brennstoffzelleneinheit überall zumindest im Wesentlichen einen gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. Darunter, dass die Brennstoffzelleneinheit„überall zumindest im Wesentlichen einen gleichen" Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, soll insbesondere verstanden werden, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient, insbesondere ein Längenausdehnungskoeffizient und/oder ein Raumausdehnungskoeffizient, der Brennstoffzelleneinheit, insbesondere zumindest eines Herstellungsmaterials der Brennstoffzelleneinheit, über die gesamte Erstreckung der Brennstoffzelleneinheit hinweg um weniger als 15 %, insbesondere um weniger als 10 %, vorzugsweise um weniger als 5 % und besonders bevorzugt um weniger als 1 % schwankt. Hierdurch können thermo-mechanische Spannungen innerhalb der zumindest einen Brennstoffzelleneinheit vorteilhaft reduziert werden.
Sind die zumindest eine Abdeckhaube und/oder das zumindest eine Zuströmelement und/oder der zumindest eine Montagefuß zumindest im Wesentlichen aus einem zu- mindest weitgehend identischen Material gebildet, so kann vorteilhaft ein Auftreten unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten insbesondere zwischen der zumindest einen Abdeckhaube und/oder dem zumindest einen Zuströmelement und/oder dem zumindest einen Montagefuß zumindest weitgehend verhindert werden. Darunter, dass die zumindest eine Abdeckhaube und/oder das zumindest eine Zuströmelement und/oder der zumindest eine Montagefuß zumindest im Wesentlichen aus einem„zumindest weitgehend identischen" Material ausgebildet sind, soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass das Material der zumindest einen Abdeckhaube in seiner stofflichen Zusammensetzung zumindest weitgehend und vorzugsweise exakt dem Material des zumindest einen Zuströmelements und/oder des zumindest einen Montagefußes entspricht. Darunter, dass ein Objekt„zumindest im
Wesentlichen aus einem Material" gebildet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt mit einem Massenanteil von zumindest 75 %, vorteilhaft von zumindest 85 % und vorzugsweise von zumindest 95 % aus dem Material besteht. Vorzugsweise sind die zumindest eine Abdeckhaube und/oder das zumindest eine
Zuströmelement und/oder der zumindest eine Montagefuß aus einem keramischen
Material gebildet. Unter einem„keramischen Material" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein anorganisches, nichtmetallisches Material verstanden werden. Insbesondere kann das zumindest eine keramische Material zumindest teilweise kristallin sein. Unter„nichtmetallisch" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass das zumindest eine keramische Material zumindest weitestgehen frei von insbesondere auf metallischen Bindungen beruhenden, metallischen Eigenschaften ist, jedoch Metallverbindungen, wie beispielsweise Metalloxide und/oder -Silikate, umfassen kann. Hierdurch kann vorteilhaft einfach erreicht werden, dass die zumindest eine Brennstoffzelleneinheit überall einen gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf- weist. Ferner wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Zuströmelement zumindest eine erste Dichtfläche und die zumindest eine Abdeckhaube zumindest eine zu der zumindest einen ersten Dichtfläche korrespondierende zweite Dichtfläche aufweist. Insbesondere ist die zumindest eine erste Dichtfläche des zumindest einen
Zuströmelements dazu vorgesehen, in einem montierten Zustand die zumindest eine korrespondierende zweite Dichtfläche des zumindest einen Brennstoffzellentubus zumindest im Wesentlichen dichtend zu kontaktieren. Zu einer Verbesserung einer Dichtwirkung kann zwischen die zumindest eine erste Dichtfläche und die zumindest eine zweite Dichtfläche eine Dichtmasse und/oder ein Dichtelemente eingebracht sein. Die Dichtmasse und/oder das Dichtelement können zumindest teilweise insbesondere aus Glas und/oder einem keramischen und/oder glaskeramischen und/oder einem anderen geeigneten, insbesondere anorganischen, Material bestehen. Unter„zumindest im Wesentlichen dichtend" soll in diesem Zusammenhang insbesondere Verstanden werden, dass ein Dichtbereich zwischen der zumindest einen ersten Dichtfläche der Abdeckhaube und der zumindest einen zweiten Dichtfläche des zumindest einen
Zuströmelements eine Leckrate von maximal 10"6 Pa*m3/s, vorteilhaft von maximal 10"8 Pa*m3/s und vorzugsweise von maximal 10"10 Pa*m3/s aufweist. Hierdurch kann vorteilhaft eine Leckrate reduziert werden. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Abdeckhaube wenigstens einen zumindest teilweise porös ausgebildeten Teilbereich aufweist. Insbesondere ist der zumindest eine Teilbereich offen porös ausgebildet. Unter einem„offen porösen Teilbereich" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Bereich der zumindest einen Abdeckhaube verstanden werden, welcher Hohlräume aufweist, die insbesonde- re fluidtechnisch untereinander und/oder mit einer Umgebung in Verbindung stehen.
Insbesondere ist der zumindest eine Teilbereich zur Zuführung zumindest eines zweiten, insbesondere gasförmigen Reaktanten, vorzugsweise Sauerstoff oder Luft, vorgesehen. Hierdurch kann der Brennstoffzellenvorrichtung auf vorteilhaft einfache Weise zumindest ein zweiter Reaktant zugeführt werden.
Über dies wird vorgeschlagen, dass die Brennstoffzellenvorrichtung zumindest eine Funktionsschicht aufweist, welche auf den wenigstens einen zumindest teilweise porös ausgebildeten Teilbereich aufgebracht ist. Unter einer„Funktionsschicht" soll in diesen Zusammenhang insbesondere eine Schicht verstanden werden, welche insbesondere zumindest eine Anode und zumindest eine Kathode sowie zumindest ein zwischen der zumindest einen Anode und der zumindest eine Kathode angeordnetes Elektrolyt aufweist. Insbesondere kann die zumindest eine Funktionsschicht auf einer Innenseite und/oder einer Außenseite der zumindest einen Abdeckhaube angeordnet sein.
Vorzugsweise ist die zumindest eine Funktionsschicht vollständig auf einer Innenseite der zumindest einen Abdeckhaube angeordnet. Insbesondere weist die zumindest eine Funktionsschicht eine Schichtdicke von maximal 50 μηι, vorteilhaft von maximal 25 μηι und besonders vorteilhaft von maximal 15 μηι auf. Hierdurch kann ein vorteilhafter Aufbau einer Brennstoffzellenvorrichtung erreicht werden.
Ferner wird ein Brennstoffzellensystem mit zumindest einer ersten erfindungsgemäßen Brennstoffzellenvorrichtungen und zumindest einer zweiten erfindungsgemäßen
Brennstoffzellenvorrichtung vorgeschlagen, bei welchem zumindest ein Montagefuß der zumindest einen ersten Brennstoffzellenvorrichtung und zumindest ein Montagefuß der zumindest einen zweiten Brennstoffzellenvorrichtung gemeinsam zumindest einen geschlossenen Kanal ausbilden. Darunter, dass zumindest ein Montagefuß der zumindest einen ersten Brennstoffzellenvorrichtung und zumindest ein Montagefuß der zumindest zweiten Brennstoffzellenvorrichtung gemeinsam zumindest einen „geschlossenen Kanal ausbilden", soll insbesondere verstanden werden, dass sich jeweils zumindest ein Kanalabschnitt und/oder zumindest ein Kanalsegment der zumindest einen ersten Brennstoffzellenvorrichtung und der zumindest einen zweiten Brennstoffzellenvorrichtung zu zumindest einem insbesondere in Umfangsrichtung geschlossenen Kanal ergänzen. Kontaktstellen zwischen den Montagefüßen der zumindest einen ersten Brennstoffzellenvorrichtung und der zumindest einen zweiten Brennstoffzellenvorrichtung sind vorzugsweise durch ein Dichtelement und/oder eine Dichtmasse abgedichtet. Hierdurch kann eine vorteilhaft einfache Gasführung innerhalb des Brennstoffzellensystems erreicht werden. Ferner kann ein
Abdichtungskonzept vorteilhaft vereinfacht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine Kanal zumindest eine Richtungsänderung aufweist. Die Richtungsänderung ist insbesondere dazu vorgesehen, einen Strömungsrichtung eines in zumindest einem Betriebszustand durch den zumindest einen Kanal strömenden Gases und/oder Gasgemischs und/oder Dampfs insbesondere bei einer Überleitung von dem zumindest einen Montagefuß der zumindest einen ersten Brennstoffzellenvorrichtung zu dem zumindest einen
Montagefuß der zumindest einen zweiten Brennstoffzellenvorrichtung und/oder bei einer Ausleitung aus dem Brennstoffzellensystem in einem Winkel umzulenken, welcher insbesondere um maximal 15°, vorteilhaft um maximal 10° und vorzugweise um maximal 5° von einem rechten Winkel abweicht. Hierdurch kann eine vorteilhafte und insbesondere vorteilhaft einfach zu realisierende Gasführung innerhalb des Brennstoffzellensystems erreicht werden. Sind die zumindest eine erste Brennstoffzellenvorrichtung und die zumindest eine zweite Brennstoffzellenvorrichtung identisch zueinander ausgebildet, können
Herstellungskosten vorteilhaft reduziert werden. Die zumindest eine erste
Brennstoffzellenvorrichtung und die zumindest eine zweite Brennstoffzellenvorrichtung sind insbesondere hinsichtlich ihres funktionellen und/oder geometrischen Aufbaus identisch zueinander ausgebildet.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Brennstoffzellensystem zumindest eine Montageplatte umfasst, welche zu einer Befestigung der zumindest einen ersten Brennstoffzellenvorrichtung und/oder der zumindest einen zweiten
Brennstoffzellenvorrichtung vorgesehen ist. Die Montageplatte weist vorzugsweise zumindest eine Montageausnehmung auf, welche dazu vorgesehen ist, die zumindest eine erste Brennstoffzellenvorrichtung und/oder die zumindest eine zweite
Brennstoffzellenvorrichtung zumindest teilweise aufzunehmen. Die zumindest eine Montageplatte kann insbesondere zumindest teilweise aus einem metallischen und/oder keramischen Material gebildet sein. Insbesondere ist die zumindest eine erste
Brennstoffzellenvorrichtung und/oder die zumindest eine zweite
Brennstoffzellenvorrichtung zumindest teilweise in die zumindest eine
Montageausnehmung einführbar. Vorzugsweise kontaktiert ein Montagefuß der zumindest einen ersten Brennstoffzellenvorrichtung und/oder der zumindest einen zweiten Brennstoffzellenvorrichtung eine Oberfläche der zumindest einen
Montageplatte unmittelbar oder mittelbar, beispielsweise über zumindest ein
Dichtelement und/oder zumindest eine Dichtmasse. Die Montagefüße der zumindest einen ersten Brennstoffzellenvorrichtung und der zumindest einen zweiten
Brennstoffzellenvorrichtung kontaktieren vorzugsweise gegenüberliegende
Oberflächen der zumindest einen Montageplatte. Um eine Überleitung eines Gases und/oder eines Gasgemischs und/oder eines Dampfs von einer Seite der zumindest einen Montageplatte auf eine gegenüberliegenden Seite der zumindest einen
Montageplatte und insbesondere von dem zumindest einen Montagefuß der zumindest einen ersten Brennstoffzellenvorrichtung zu dem zumindest einen Montagefuß der zumindest einen zweiten Brennstoffzellenvorrichtung zu ermöglichen, weist die zumindest eine Montageplatte vorzugsweise zumindest eine Strömungsausnehmung auf. Hierdurch kann ein vorteilhaft einfacher und/oder insbesondere mechanisch stabiler Aufbau eines Brennstoffzellensystems erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Montageplatte dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil des zumindest einen Kanals auszubilden. Insbesondere ist die zumindest eine Montageplatte dazu vorgesehen, zumindest teilweise eine
Außenwandung des zumindest einen Kanals auszubilden. Vorzugsweise schließt die zumindest eine Montageplatte den zumindest einen Kanal in Umfangsrichtung zumindest Abschnittsweise ab. Hierdurch kann auf vorteilhaft einfache Weise ein Kanal für eine Gasführung innerhalb des Brennstoffzellensystems ausgebildet werden.
Die erfindungsgemäße Brennstoffzellenvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Brennstoffzellenvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschrie- benen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnung Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der
Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Teildarstellung eines Brennstoffzellensystems mit zwei verschieden zueinander ausgebildeten Brennstoffzellenvorrichtungen und Fig. 2 eine schematische Teildarstellung eines Brennstoffzellensystems mit zwei identisch ausgebildeten Brennstoffzellenvorrichtungen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Figur 1 zeigt eine schematische Teildarstellung eines Brennstoffzellensystems 34a mit einer ersten Brennstoffzellenvorrichtung 10a und einer zweiten Brennstoffzellenvorrichtung 48a. Die Brennstoffzellenvorrichtungen 10a, 48a sind jeweils als eine tubuläre Brennstoffzellenvorrichtung ausgeführt. Die Brennstoffzellenvorrichtungen 10a, 48a umfassen jeweils eine Brennstoffzelleneinheit 12a, 50a, welche jeweils eine Abdeckhaube 16a, 56a und ein Zuströmelement 18a, 58a aufweisen. Die Abdeckhauben 16a, 56a umfassen jeweils einen hohlzylindrischen Grundkörper 36a, 46a, welche eine kreisförmige Grundfläche aufweisen. Die Grundkörper 36a, 46a der Abdeckhauben 16a, 56a sind an einem oberen Ende 38a, 64a gasdicht ausgeführt. Des Weiteren wei- sen die Abdeckhauben 16a, 56a einen offen porös ausgebildeten Teilbereich 24a, 32a auf. Auf jeweils eine Innenseite 42a, 66a der Abdeckhauben 16a, 56a ist eine hier lediglich angedeutet dargestellte Funktionsschicht 26a, 68a aufgebracht. Alternativ kann eine Funktionsschicht auch auf eine Außenseite einer Abdeckhaube aufgebracht sein. Die Funktionsschichten 26a, 68a weisen, hier nicht im Detail dargestellt, jeweils eine Anode, eine Kathode und ein zwischen der Anode und der Kathode angeordnetes
Elektrolyt auf. Die Brennstoffzelleneinheiten 12a, 50a umfassen ferner jeweils einen als Flansch 70a, 72a ausgebildeten Montagefuß 28a, 54a. Die Montagefüße 28a, 54a sind jeweils einstückig mit den Abdeckhauben 16a, 56a ausgebildet. Die Zuströmelemente 18a, 58a sind röhrenförmig ausgebildet und ragen in einem montierten Zustanden, wie dargestellt, in die Abdeckhauben 16a, 56a hinein. Die
Zuströmelemente 18a, 58a sind dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand einen Reaktanten, insbesondere Wasserstoff, in Gasräume 14a, 52a der Brennstoffzellenvorrichtungen 10a, 48a zu leiten und den Funktionsschichten 26a, 68a zuzuführen. Ein zweiter Reaktant, insbesondere Sauerstoff oder Luft, wird den Funktionsschichten
26a, 68a über die porösen Teilbereiche 24a, 32a der Abdeckhauben 16a, 56a zugeführt.
Die Gasräume 14a, 52a sind, wie dargestellt, jeweils von den Abdeckhauben 16a, 56a und den Zuströmelementen 18a, 58a begrenzt. Die Abdeckhauben 16a, 56a, die
Zuströmelemente 18a, 58a und die Montagefüße 28a, 54a sind aus einem identischen, vorzugsweise keramischen, Material gebildet. Hierdurch weisen die Brennstoffzelleneinheit 12a, 50a jeweils durchgehend einen gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, wodurch ein Auftreten thermo-mechanischer Spannungen innerhalb der Brenn- Stoffzelleneinheiten 12a, 50a vermieden werden kann. Die Brennstoffzellenvorrichtungen 10a, 48a sind mittels der Montagefüße 28a, 54a an einer Montageplatte 62a befestigt. Die Montageplatte 62a weist Montageausnehmun- gen 74a auf, welche die Brennstoffzellenvorrichtungen 10a, 48a teilweise aufnehmen. Insbesondere die Abdeckhauben 16a, 56a sind teilweise durch die Montageausneh- mungen 74a hindurchgeführt. Die zumindest eine Montageplatte 62a kann insbesondere aus einem metallischen und/oder keramischen Material gebildet sein. Die Montagefüße 28a, 54a weisen jeweils einen in Umfangsrichtung einseitig offenen Kanalabschnitt 76a, 78a auf. Die offenen Seiten der Kanalabschnitte 76a, 78a weisen in entgegengesetzte Richtungen. Die offenen Kanalabschnitte 76a, 78a sind in einem montier- ten Zustand der Brennstoffzellenvorrichtungen 10a, 48a, wie dargestellt, teilweise durch die Montageplatte 62a abgedeckt. Die somit entstehenden Teilkanäle 82a, 84a sind zu einer Gasführung und vorzugsweise zur Abführung eines Reaktionsprodukts, insbesondere Wasserdampf, vorgesehen. Die Montagefüße 28a, 54a kontaktieren gegenüberliegende Oberflächen der zumindest einen Montageplatte 62a. Die Abdeck- hauben 16a, 56a weisen ausgehend von der Montageplatte 62a in identischer Richtungen. Alternativ ist es ebenso denkbar, Brennstoffzellenvorrichtungen ohne Verwendung einer Montageplatte zu einem Brennstoffzellensystem zusammenzufassen. Dabei erfolgt eine direkte Kontaktierung von Montagefüßen der Brennstoffzellenvorrichtungen, welche somit einen in Umfangsrichtung geschlossenen Kanal ausbilden.
Um eine Überleitung 88a des Reaktionsprodukts von einer Seite der Montageplatte 62a auf eine gegenüberliegenden Seite der Montageplatte 62a und somit von einem ersten der Teilkanäle 82a zu einem zweiten der Teilkanäle 84a und/oder eine Ausleitung des Reaktionsprodukts aus dem Brennstoffzellensystem 34a zu ermöglichen, weist die zumindest eine Montageplatte 62a Strömungsausnehmungen 80a auf. Durch die Strömungsausnehmungen 80a sind die Teilkanäle 82a, 84a zu einem zusammenhängenden Kanal 30a verbunden. Bei einer Überleitung 88a des Reaktionsprodukts von dem ersten Teilkanal 82a zu dem zweiten Teilkanal 84a und/oder bei einer Ausleitung 86a des Reaktionsprodukts aus dem Brennstoffzellensystem 34a erfährt das Reaktionsprodukt durch eine Richtungsänderung 60a des Kanals 30a jeweils eine Um- lenkung um 90°. Der Kanal 30a ist durch eine Dichtmasse und/oder durch Dichtelemente 40a, welche zwischen den Montagefüßen 28a, 54a und der Montageplatte 62a angeordnet ist/sind, gegenüber einer Umgebung abgedichtet. Über den Kanal 30a sind die Brennstoffzellenvorrichtungen 10a, 48a fluidtechnisch miteinander verschaltet. Eine elektrische Verschaltung der Brennstoffzellenvorrichtungen 10a, 48a ist hier der Über- sieht halber nicht dargestellt. Diese kann jedoch auf eine dem Fachmann bekannte Weise erfolgen.
In der Figuren 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nach- folgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels, insbesondere der Figur 1 , verwiesen werden kann. Zur Unter- Scheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in der Figur 1 nachgestellt. In dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist der Buchstabe a durch den Buchstaben b ersetzt.
Figur 2 zeigt eine schematische Teildarstellung eines Brennstoffzellensystems 34b mit einer ersten Brennstoffzellenvorrichtung 10b und einer zweiten Brennstoffzellenvorrichtung 48b. Die Brennstoffzellenvorrichtungen 10b, 48b sind jeweils als eine tubuläre Brennstoffzellenvorrichtung ausgeführt. Die Brennstoffzellenvorrichtungen 10b, 48b sind hinsichtlich ihres funktionellen und geometrischen Aufbaus identisch ausgebildet. Die Brennstoffzellenvorrichtungen 10b, 48b sind mittels ihrer Montagefüße 28b, 54b an einer Montageplatte 62b befestigt. Die Montageplatte 62b weist Montageausnehmun- gen 74b auf, welche die Brennstoffzellenvorrichtungen 10b, 48b teilweise aufnehmen. Insbesondere die Abdeckhauben 16b, 56b sind teilweise durch die Montageausneh- mungen 74b hindurchgeführt. Die Montagefüße 28b, 54b weisen jeweils einen in Um- fangsrichtung einseitig offenen Kanalabschnitt 76a, 78a auf. Die offenen Kanalabschnitte 76b, 78b sind in einem montierten Zustand der Brennstoffzellenvorrichtungen 10b, 48b, wie dargestellt, teilweise durch die Montageplatte 62b abgedeckt. Die somit entstehenden Teilkanäle 82b, 84b sind zu einer Gasführung und vorzugsweise zur Abführung eines Reaktionsprodukts, insbesondere Wasserdampf, vorgesehen. Die Montagefüße 28b, 54b kontaktieren gegenüberliegende Oberflächen der zumindest einen Montageplatte 62b. Die Abdeckhauben 16b, 56b weisen ausgehenden von der Montageplatte 62b in entgegengesetzter Richtung. Alternativ ist bei einer Ausführung mit identischen Brennstoffzellenvorrichtungen es ebenso denkbar, die Brennstoffzellenvorrichtungen ohne Verwendung einer Montageplatte zu einem Brennstoffzellensys- tem zusammenzufassen. Dabei erfolgt eine direkte Kontaktierung von Montagefüßen der Brennstoffzellenvorrichtungen, welche somit einen in Umfangsrichtung geschlossenen Kanal ausbilden.

Claims

Brennstoffzellenvorrichtung, insbesondere tubuläre Brennstoffzellenvorrichtung, mit einer Brennstoffzelleneinheit (12a, 50a; 12b, 50b), welche zumindest einen Gasraum (14a, 52a; 14b, 52b), welcher dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand zumindest einen Reaktanten aufzunehmen, zumindest im Wesentlichen allseitig begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzelleneinheit (12a, 50a; 12b, 50b) zumindest einen Montagefuß (28a, 54a; 28b, 54b) umfasst, welcher zumindest in einem montierten Zustand dazu vorgesehen ist, zumindest teilweise zumindest einen Kanal (30a; 30b) auszubilden, welcher zumindest zu einer Gasführung vorgesehen ist.
Brennstoffzellenvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzelleneinheit (12a, 50a; 12b, 50b) zumindest einen Abdeckhaube (16a, 56a; 16b, 56b) aufweist.
Brennstoffzellenvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Montagefuß (28a, 54a; 28b, 54b) einstückig mit der zumindest einen Abdeckhaube (16a, 56a; 16b, 56b) ausgebildet ist.
Brennstoffzellenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzelleneinheit (12a, 50a; 12b, 50b) zumindest ein Zuströmelement (18a, 58a; 18b, 58b) aufweist.
Brennstoffzellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Abdeckhaube (16a, 56a; 16b, 56b) und/oder das zumindest eine Zuströmelement (18a, 58a; 18b, 58b) und/oder der zumindest eine Montagefuß (28a, 54a; 28b, 54b) zumindest im Wesentlichen aus einem zumindest weitgehend identischen Material gebildet sind.
6. Brennstoffzellensystem mit zumindest einer ersten Brennstoffzellenvorrichtung (10a; 10b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und zumindest einer zweiten Brennstoffzellenvorrichtung (48a; 48b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Montagefuß (28a; 28b) der zumindest einen ersten Brennstoffzellenvorrichtung (10a; 10b) und zumindest ein Montagefuß (54a; 54b) der zumindest einen zweiten Brennstoffzellenvorrichtung gemeinsam zumindest einen geschlossenen Kanal (30a; 30b) ausbilden.
7. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kanal (30a; 30b) zumindest eine Richtungsänderung (60a; 60b) aufweist.
8. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine erste Brennstoffzellenvorrichtung (10b) und die zumindest eine zweite Brennstoffzellenvorrichtung (48b) identisch zueinander ausgebildet sind.
9. Brennstoffzellensystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch zumindest eine Montageplatte (62a; 62b), welche zu einer Befestigung der zumindest einen ersten Brennstoffzellenvorrichtung (10a; 10b) und/oder der zumindest einen zweiten Brennstoffzellenvorrichtung (48a; 48b) vorgesehen ist.
10. Brennstoffzellensystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Montageplatte (62a; 62b) dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil des zumindest einen Kanals (30a; 30b) auszubilden.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018092905A (ja) * 2016-12-02 2018-06-14 Toto株式会社 燃料電池セルスタック装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016218796A1 (de) 2016-09-29 2018-03-29 Robert Bosch Gmbh Brennstoffzellenstack
CN108155405B (zh) * 2016-12-02 2021-06-08 森村索福克科技股份有限公司 燃料电池电堆装置以及燃料电池装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3139957A1 (de) * 1981-10-08 1983-04-21 Dornier System Gmbh, 7990 Friedrichshafen "metall-keramik-verbindung"
EP0932214A2 (de) * 1998-01-22 1999-07-28 Litton Systems, Inc. Modular elektrochemische Vorrichtung aus keramischem Material und sein Herstellungverfahren
EP1325774A1 (de) * 2000-09-08 2003-07-09 Nippon Steel Corporation Metallkeramischer verbundkörper, verbundstruktur zum transport von oxidionen und verbundkörper mit dichteigenschaft
WO2009119310A1 (ja) * 2008-03-25 2009-10-01 日本碍子株式会社 電気化学装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010001800A1 (de) * 2010-02-11 2011-08-11 Robert Bosch GmbH, 70469 Brennstoffzellensystem
DE102010001988A1 (de) * 2010-02-16 2011-08-18 Robert Bosch GmbH, 70469 Verfahren zur Herstellung einer elektrolytgetragenen SOFC-Brennstoffzelle
DE102010002372A1 (de) * 2010-02-26 2011-09-01 Robert Bosch Gmbh Brennstoffzellensystem mit verbesserter Kontaktierung der Elektroden
US8586252B2 (en) * 2010-11-18 2013-11-19 Acumentrics Corporation Integral reactor system and method for fuel cells
DE102011083784A1 (de) * 2011-09-29 2013-04-04 Robert Bosch Gmbh Brennstoffzellenfixierung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3139957A1 (de) * 1981-10-08 1983-04-21 Dornier System Gmbh, 7990 Friedrichshafen "metall-keramik-verbindung"
EP0932214A2 (de) * 1998-01-22 1999-07-28 Litton Systems, Inc. Modular elektrochemische Vorrichtung aus keramischem Material und sein Herstellungverfahren
EP1325774A1 (de) * 2000-09-08 2003-07-09 Nippon Steel Corporation Metallkeramischer verbundkörper, verbundstruktur zum transport von oxidionen und verbundkörper mit dichteigenschaft
WO2009119310A1 (ja) * 2008-03-25 2009-10-01 日本碍子株式会社 電気化学装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018092905A (ja) * 2016-12-02 2018-06-14 Toto株式会社 燃料電池セルスタック装置
JP2018092908A (ja) * 2016-12-02 2018-06-14 Toto株式会社 燃料電池モジュール

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